Фикусы-душители и «тухлые» цветы. Какими бывают растения-паразиты

Что такое паразитизм, когда мы говорим о растениях?

Среди растений-паразитов есть как вредители, ежегодно наносящие урон сельскохозяйственным культурам, так и самые красивые в мире цветы, собирающие вокруг себя кружки любителей и специальные конкурсы. Растения-паразиты — это, в общем-то, относительная редкость: среди цветковых (то есть покрытосеменных) растений всего 1% видов может «похвастаться» нестандартным образом жизни. В масштабах крупных таксонов это еще более редкая штука: паразиты встречаются лишь в 19 семействах. Среди голосеменных паразит и вовсе один-единственный — это вид Parasitaxus usta рода Podocarpaceae (подокарповые). Он настолько редкий, что даже внесен в Красную книгу и охраняется! Паразитов в итоге не много, но раз они существуют, значит, какие-то определенные преимущества у этой стратегии есть. Но какие?

С клещами и слепнями всё понятно — они обыкновенно питаются кровью жертвы. С гельминтами, в общем-то, тоже — они разделяют с организмом-хозяином стол. Есть даже паразиты, которые питаются… слезной жидкостью. Так или иначе каждый паразит получает от своего хозяина либо питательные элементы, либо место, где эти элементы имеются в постоянном доступе. А вот что «крадут» у своих сородичей растения-паразиты?

На самом деле ровно то же, что и у животных: растения объединяют свою проводящую систему с проводящей системой жертвы, «присасываясь» к ее источникам углеводов. Это позволяет паразиту не заморачиваться с системой фотосинтеза, поэтому большинство растений, выбравших подобного рода образ жизни, слабо или вовсе не окрашены: в их клетках отсутствует хлорофилл, необходимый для синтеза сахаров (собственно, растения зеленые именно потому, что это максимально энергетически эффективная окраска). Впрочем, не сахарами едиными жив паразит — у большинства из них нет корней, а значит, стандартный способ всасывания воды и растворенных в ней минеральных веществ для них тоже недоступен. Приходится захватывать и их.

Большая часть растений-паразитов — это паразиты облигатные, то есть жить без хозяина они не могут.

Тем не менее, даже несмотря на облигатность, часть таких растений сохраняет способность к фотосинтезу — такова, например, омела, самое популярное рождественское растение, образующее симпатичные шарообразные разрастания на деревьях-хозяевах. Ее листья зеленые и способны к фотосинтезу, от дерева омела получает только воду и минеральные вещества.

Есть два основных способа существования растения-паразита. Во-первых, оно может быть внешне вполне независимым организмом, у которого для связи с организмом-хозяином есть специальные органы — гаустории, эдакие щупальца с присосками, впивающиеся в проводящую систему дерева, ксилему. Так, сливаясь своими гаусториями с корнями хозяина, живут представители рода заразих. Они, хоть часто и имеют окраску, — очень агрессивные паразиты, которые медленно разрушают своего хозяина до его смерти. Есть среди заразих и те, кто хлорофилл полностью потерял, — например, заразиха белая (Orobanche alba).

Во-вторых, паразит может полностью сливаться с хозяином, выставив наружу только органы размножения, то есть цветы. Такие растения называются эндопаразитами, потому что весь их жизненный цикл, за исключением размножения, проходит внутри организма-хозяина. Хороший пример такого существования — раффлезия, гигантский цветок, резко пахнущий гнилым мясом, потрясающе притягательным для мух запахом.

Раффлезия живет внутри тканей растения-хозяина, наружу показывается исключительно цветок, причем и он изначально закладывается эндогенно и только перед самым цветением разрывает покровы хозяина.

Раффлезия цветет в удобных для себя местах, поэтому чаще всего огромные (иногда до 10 килограммов!) цветки можно обнаружить… на корнях растения-хозяина. Корневые паразиты иногда настолько «ленятся», что вовсе теряют любые вегетативные части — как, например, гиднора африканская (Hydnora africana). Как и раффлезия, гиднора выставляет наружу исключительно специфически выглядящий и дурнопахнущий цветок, привлекая жуков-опылителей.

Как, зачем и почему?

Если мы говорим о растениях-паразитах, то первый вопрос, который возникает, — это «зачем?». Солнца много, углекислого газа тоже в избытке — казалось бы, фотосинтезируй да радуйся. И действительно, паразитизм среди растений не норма — их всего несколько тысяч видов. Почему же появились омела, орхидеи, раффлезия?

На самом деле всё довольно запутанно и теорий относительно возникновения паразитов немало. Эволюционное происхождение таких растений оставалось неясным на протяжении веков, и до сих пор в нем полно темных пятен. Одна из распространенных гипотез связана с теорией эпифитов. Чем меньше растение, тем сложнее ему в густом высоком лесу пробиться вверх, к солнечному свету. Вероятно, изначально все эти паразиты были свободноживущими растениями, которые пытались использовать более высоких собратьев в качестве подпорок.

Так до сих пор ведут себя растения из группы с кровожадным названием «фикусы-душители». Они обвивают более крупное дерево, стремясь с его помощью пробраться как можно выше, к солнцу. В определенный момент фикусов становится слишком много, они разрастаются по поверхности дерева — и то, не выдержав давления, умирает.

Остается полая колонна фикусов, всё так же стремящаяся к свету. Такие растения, обитающие на других растениях без получения важных соединений, называются эпифитами — это не совсем паразиты. Но, возможно, предки нынешних растений-паразитов начинали как и они, а уже потом «дошли» до того, чтобы использовать дерево-хозяина еще одним способом.

Одна из самых понятных причин возникновения паразитизма среди растений — это неспособность самостоятельно забирать из почвы минеральные вещества. Одним фотосинтезом сыт не будешь, обязательно нужны ионы и, главное, вода. Маленькое растение с маленькой корневой системой не может эффективно осваивать землю. А если еще и почва не самая лучшая, например болотистая, то задача вовсе становится невыполнимой. В таком случае легче всего подсоединить свою проводящую систему к проводящей системе кого-то, кто больше и чьи корни уходят в землю гораздо глубже, чем твои собственные. Так, собственно, и поступили заразихи — среди них есть те, кто способен к фотосинтезу, но вот воду и ионы получает от хозяина.

Какие еще причины могут быть у паразитизма? Конечно, высокая конкуренция за ресурсы. Зачем напрягаться, фотосинтезировать, работать, если можно немного перенастроить собственный организм, чтобы получать больше, тратя меньше усилий?

Паразитизм сильно изменяет генетическую составляющую растения, и именно по таким своеобразным маркерам можно попытаться отследить путь к паразитизму.

Например, растения семейства Rafflesiaceae (того самого, представители которого имеют самые большие цветки в мире) содержат гены родственников огурца и моркови, что, по-видимому, отражает прошлые ассоциации с хозяевами из этих семейств. Это косвенно может свидетельствовать о том, что в процессе эволюции растение меняло хозяев, «перепрыгивая» с одного вида на другой. Вообще, есть мнение, что растения-паразиты очень похожи по поведению на грибы: те тоже «впиваются» в ткани растения гифами, образуя, так сказать, совместное предприятие.

Кстати, вопрос «зачем?» тесно связан с вопросом «как?». Например, как такие растения-паразиты опыляются? И тут вариантов масса, причем самых разных — от термитов до… комаров. Растения из рода Thismia (тисмиевые) опыляются так называемыми грибными комарами, большим полифилетическим таксоном. Цветок Thismia kobensis, или «волшебный фонарик», кстати, долгое время считался вымершим из-за вырубки его непосредственного хозяина и освоения земель. Так что быть паразитом не только удобно и приятно, но еще и волнительно: погибнет хозяин, погибнет и паразит.

Только на растениях?

Только ли на растениях живут растения-паразиты? Оказывается, нет. В литературе описан совершенно удивительный случай паразитизма… на паразите. Среди насекомых тоже немало тех, кто не прочь попаразитировать на растении. Часто такие паразиты стимулируют у растения-хозяина разрастание ткани — формируются так называемые галлы, неструктурированные патологические опухоли на «теле». Галлы — это вообще стандартная реакция растения на вторжение: они формируются в ответ на вирусную инфекцию, грибы, насекомых. Галлы сильно ослабляют растение и потенциально могут способствовать его гибели. Растение Cassytha filiformis (кассита нитевидная из семейства лавровых) нападает на такие галлы, индуцированные насекомыми на дубах, причем страдают от этого в первую очередь населяющие опухоль насекомые, галлообразующие цинипидные осы, то есть паразит побеждает паразитов.

Кроме того, существует паразитизм растения и на дереве-хозяине, и на грибе. Так делают некоторые представители обширного семейства орхидных — например, гнездовка и ризантелла.

Большинство орхидных живут с грибами в честных симбиотических отношениях (это вообще распространенная тактика среди растений — образовывать своими корнями с грибами единую сеть — микоризу). Микориза, созданная орхидеей, немного отличается от обычных микориз (в частности, без помощи гриба семечко даже не сможет прорасти) и называется орхидной — дело в том, что, даже когда растение вроде бы не паразит, непонятно, какую выгоду получает от союза гриб. Но гнездовка и ризантелла в ходе эволюции свой хлорофилл потеряли и перешли уже на полный откровенный паразитизм сразу на двух организмах. Ризантелла Гарднера (Rhizanthella gardneri), например, из-за этого вовсе не показывается на поверхность: она и живет, и цветет под землей — солнечный свет ей не нужен. Ее цветки можно раскопать, но видели ее немногие: долгое время из-за своей скрытности ризантелла и вовсе была неизвестна ученым. Для жизни ризантелле нужны специфические кустарники вида Melaleuca uncinata, а связывается она с ними при помощи гриба Thanatephorus. Убери хотя бы одного «помощника» — и странному подземному цветку не жить.

Несмотря на то, что паразитизм в целом не самая плохая стратегия, паразитов среди растений всего около 1%. Да, они живут буквально на каждом материке, кроме Антарктиды, но паразиты слишком сильно зависят от хозяина: вымрет вид специфических кустарников (например, из-за вырубки леса, в котором хозяин — это вид-эндемик), вымрет и паразит. Паразитизм — интересное проявление попытки максимально приспособиться к окружающей среде, но чаще всего это невыгодно. Вполне может быть, что через какое-то время такие паразиты и вовсе станут реликтами — часть из них уже занесена в Красную книгу.